# 뇌의 구성 요소와 그 작용이 궁금하구나~

[김형학]

# 뇌의 구성 요소와 그 작용이 궁금하구나~

- 이글은

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-이글은 심리/기질/뇌과학 119번에서

이어집니다.-

<오늘 김형학의 한마디~>

-자~

지금 만나는 사람이 나의 運命을

만든답니다.~-

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있습니다~.

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<옮긴이 법무사 김형학>

자~

뇌의 구성 요소를 알아낸 이는

19세기 말의 신경생리학자들이 있었답니다.

얇게 자른 뇌조직을

현미경을 통해 들여다봄으로써~

뇌의 섬세한 구조가 드러났답니다.

이런 조직에 여러 染料를 발라

뇌구조의 다양한 측면들을 알아냈지요.

연구를 통해

뇌가 많은 수의 신경세포와 연결된~

섬유질의 복잡한

네트워크로 구성되어 있음이 드러났지요.

자~

인간의 대뇌피질에

120억~150억개의 뉴런이 존재하고요.

소뇌에 700억 개의 뉴런이 더 있어서

전체 뉴런의 수는~

거의 100억 개에 이르는 것으로

추정한답니다.

그러나

뇌의 기본적인 구성에 대해

결정적인 아이디어를 제시한 사람은~

신경해부학자 산티아고 라모이 카알

이지요.

그는 세심한 관찰을 통해

이런 섬유조직의 네트워크가

신경세포로 부터~

자라난다는 것을 보여 주었고요.

더 중요하게는

이런 네크워크에 틈새가~

존재한다는 것을 알아냈지요.

하나의 신경세포에서 자란 섬유조직은

바로 옆 신경세포의 섬유조직과

대단히 가깝게 붙어 있지만~

서로 結合하지는 않는답니다.

이것이~

‘시냅스’라고 하는 틈새이지요.

카할은

뇌의 기본적인 구성요소가

뉴런~

즉 섬유조직과 돌기를 가진 신경세포라고

결론 내렸답니다.

이 주장은

널리 받아들여져 ‘뉴런 學說’이라는 이름으로

알려지게 되었지요.

이런 틈새의 존재가 결정적으로 확인된 것은~

1954년에 전자 현미경이 보급되면서 였답니다.

샨티아고 라몬 이 카할은,

뇌 조직 염색법을 개발해

뇌의 섬세한 구조를 밝히는 데 기여한~

카밀로 골지와 함께

1906년에 노벨상을 받았지요.

수락 연설에서 골지는

뉴런학설을 거부하며~

뇌가

연결 섬유질의 매끈한 네트워크로 구성되었다는

自身의 생각을 고집했답니다.

이에 대해 카할은 골지가

“수도사 마냥 홀로 틀어박혀 知識의 場에서

계속적으로 일어나고 있는 변화에

묵묵부답으로 일관하며

”자만심과 고집만 부리고 있다“고

화를 냈답니다.

자~

♣ 뇌의 기본 요소인 뉴런은

실제로 무슨 일을 할까?

19세기 중반에 에밀 뒤 부아 레몽은

신경 충동이~

전기를 통해 作用한다는 사실을

밝혀냈답니다.

R,F; RJ 19세기 말에 이르면

데이비드 페리어와 동료들이~

특정한 뇌부위에 電氣的 자극을 가하면~

특정한 동작과 감각이 유도된다는 것을

보여 주었답니다.

신경세포의 충동을 통해~

에너지가

뇌의 다른 부위로 옮겨가고,

이에 따라

다른 신경세포의 활동이~

증가 되거나 억제될 수 있지요.

하지만

이런 활동이 어떻게 대상을~

知覺하는 기계의 기초로 작용할 수 있을까?

중요한 진전의 계기를 마련한 이는

뇌 생리학자들이 아니라~

전기통신 공학자들 이었답니다.

전화선은 뉴런과 비슷한 점이 많지요.

둘다 전기 자극이 兩 방향으로 흐른답니다.

전화선에서 전기적 자극이 일어나면~

반대편 끝에있는

스피커가 활성화 된 답니다.

마찬가지로

운동뉴런에 전기적 자극이 일어나면~

여기에 연결된 근육이 활성화된답니다.

하지만

전화선이 전달하는 것은

에너지가 아니라~

말의 형식으로 된 메시지가

모스 부호처럼~

短音과 長音으로 구성된 메시지이지요.

벨 전화연구소의 공학자들은

전화 메시지를 가장 效果的으로~

전달하는 방법을 찾으려 했답니다.

이런 연구는

전달되는 대상이 情報라는 생각으로~

이어졌답니다.

(1928년에 랠프 하틀리가 이런 발상을

처음 제안했다.)

자~

메시지의 목적은

우리가 그것을 받는 순간~

예전보다

더 많은 것을 알게 만드는 것이지요.

정보이론은

(1948년에 클로드 새넌이 개발한 이론이다.)

우리가 메시지를 받은 뒤에

얼마나 많은 것을~

알게 되었는지 측정하는 방법을

우리에게 제시한답니다.

크리켓 경기를 시작하기 前에

누가 先攻을 할지 정하려고~

심판이 동전을 던진답니다.

동전을 던지기 前에는~

두 가지 가능성이 있답니다.

영국 팀이 先攻하는 것과

오스트레일리아 팀이 선공하는 것,

동전 던지기를 통해

이 두 가지 가능성이

하나로 縮小된 것과 같은~

이러한 知識의 증가를

1비트 정보가 늘었다고 말한답니다.

만약

여섯 가지 가능성이 있는 주사위를

던지면~

더 많은 정보를 얻을 수 있는데,

여섯 가지 가능한 메시지가

하나로 縮小 되기 때문이랍니다.

이 경우

우리가 얻는 정보의 量은~

2.58 비트가 된답니다.

자~

비트는 2진법 체계를 따른답니다.

2.58은 로그 2의 6으로~

에스/노 질문을 던져

주사위의 어떤 숫자가 나왔는지

알아맞힐 때~

내가 던져야 하는

질문의 平均的인 數이지요.

자~

내가 먼저 “3 보다 큽니까?” 하고

묻는답니다.

“그렇다”고 대답하면~

숫자는

4,5,6 중 하나가 나와야 한답니다.

이어

“4”보다 큽니까? 하고 묻는답니다.

“아니요”하고 대답하면~

숫자는 4이고요.

그러면

나는 두 個의 質問 만에 答을

찾았지요.

만약

“그렇다”는 대답이 나오면~

숫자는 5 아니면 6이므로

질문 하나를 더 해야 한답니다.

자~

여섯 개의 경우의 數가 있을 때는

항상 두 個에서 세 個 사이의

質問을 하게 된답니다.

이런 定意를 이용하면

전화선을 통해~

얼마나 많은 정보가 전달되는지,

어떤 속도로 전달되는지를

측정할 수 있답니다.

< 秒 當 전달되는 비트의 數를 말하며,

‘보(baud)’로 계산한다.>

300보(baud)의 속도는

秒당 60個의 문자를 전달한다는 뜻인데요.

하나의 문자가~

平均的으로

5 비트의 정보를 담기 때문이지요.

물론 어떤 문자는

다른 문자에 比해 전달하는 정보의 量이

적답니다.

예컨대

영어에서 E처럼 많이 쓰이는 문자는

활용 빈도가 낮은 Z보다

적은 정보를 전달한답니다.

최악은 Q 다음에 오는 U이지요.

이런 위치에 있을 때~

U는 정보를 전혀 담고 있지 않답니다.

이런 U를 가르켜  “잉여”라고

말한답니다.

잉여 분자가 제거되고

E같은 문자가 덜 사용되면~

소통이

훨씬 효율적으로 되지 않을까?

실제로

그런 효율성은 전혀 도움이 못 된답니다.

실제 세계가

완벽함과 거리가 멀기 때문이자요.

肉筆은

실수와 애매함으로 가득하답니다.

植字工은 실수하고요.

전화선은 잡음이 많지요.

자~

自然의 가장 근본적인 법칙 가운데

하나는

여러분이 아무리 열심히 努力해도~

노력의 일정 부분이

헛되이 소모된다는 것이지요.

전구에서 나는 熱氣,

회전 베어링의 마찰,

전화선의 잡음,

그리고 어쩌면

인간의 실수도 절대 제거될 수 없는~

소모적 요소이지요.

메시지가

전선의 반대쪽 끝에 도착할 무렵이면~

일부 메시지가 소실되고요.

일부 부적절한 소리가 덧붙여지기

마련이랍니다.

따라서

잉여 문자가 전혀 없는 완벽한 메시지에

이런 잡음이 끼어들면 재앙이지요.

애초에 보냈던 것과 다른 메시지가

반대편에 도착해도~

失手가 일어났는지 알아낼 방도가

없기 때문이지요.

그러나 메시지에

몇 비트의 잉여 정보가 들어 있으면~

실수를 찾아내고

원래의 메시지를 복원할 수 있답니다.

예컨대 우리는

똑같은 메시지를 두 번 보낼 수 있지요.

두 번째 메시지는

완전히 잉여적이지만~

도착한 메시지 두 개가 다르면~

실수가 일어났다는 것을 알 수 있지요.

물론 어떤 메시지가 올바른 것인지는

여전히 모른답니다.

똑같은 메시지를 세 번 보내

두 개가 일치하면~

이것을

올바른 메시지를 가려내는 규칙으로~

써먹을 수 있지요.

컴퓨터도 없고

전자계산기도 없던 시절을 떠올려 보자.

복잡한 계산은 일일이 손으로 해야 했고,

실수가 일어나는 일이 非一非再했지요.

이런 오류를 막기 위해서는

계산을 세 번 반복하는 것이~

표준 절차였답니다.

같은 계산에서

완전히 똑같은 실수가 반복될 가능성은~

아주 희박하기 때문이랍니다.

우리의 뇌도~

이와 똑같은 문제를 처리해야 한답니다.

눈과 귀를 통해~

우리에게 들어오는 바깥 世界의 메시지는

잡음과 오류로 가득해~

무엇이 ‘진짜’이고 무엇이 ‘오류’인지를

우리의 뇌가 확실히 알지 못한답니다.

그래서

뇌는 剩餘를 최대로 이용한답니다.

자~

우리가 상대방과 얼굴을 마주 보며

이야기를 나눌 때면

서로의 말만 듣는 게 아니라~

상대방의 입술이 움직이는 모양도

면밀히 관찰한답니다.

이런 두 가지 종류의 정보를 조합하면

원래 전달하려 했던 메시지가

어떤 것인지를~

더 잘 파악할 수 있답니다.

보통은 自身이

이렇게 상대방의 입술 움직임을~

읽는다는 것을

미쳐 알아 차리지는 못하지만,

모국어로 더빙된 외국 영화를

(혹은

음향 편집이 잘못된 自國 영화) 보면~

입술과 소리가 맞지 않아

뭔가 잘못되었다는 것을

금세 알아챈답니다.

-See You Again-

<옮긴이  법무사  김형학>